【快充技术科普贴】Type C 崛起，VOOC 落幕！2016 手机快充技术展望

gamersmile

标题：Type C 崛起，VOOC 落幕！2016 手机快充技术展望
作者: 草Grass草 2016-01-26 17:21:08 阅读数：22万+
原文链接：http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309403935585092904822

转者注：目前市面上所谓的快充技术多如牛毛，各家都有各家的说法。正巧在网上搜到一篇讲Type C标准演进的文章，就放到论坛里给大家科普一下吧。
为了确保图片均可显示，还是用最保险的存图上传法吧。-- 51nb Gamersmile


以下为原文：


​​之前一篇写的足够详细了，不过还是有不少疏漏，特别是对新技术的展望，今天再来做一次查漏补缺吧。
Type C 是一个大一统的接口标准，这是所有 3C 产品行业的所有巨头，第一次就一个通用接口达成一致，也是一个接口第一次融入如此之多的丰富功能；这个全新的接口将会深刻的改变许多游戏规则和版图，很多之前活的有滋有味的非主流技术将会或已经被碾压致死，例如 intel 和苹果一直在装逼的 Thunderbolt，再比如 OPPO 装逼已久的 VOOC。

而完全体的 Type C 是什么样的呢？在我看来，最重要的是 3 样东西：USB 3.1 标准，PD 充电协议，重新定义的数据线。


「USB 3.1」
请大家注意，USB 标准组织目前没有 USB 3.0 这个说法，我们所谓的 USB 3.0，就是带宽 5G 的那个玩意，现在叫做 USB 3.1 Gen 1；而真*USB 3.1——带宽直接到 10G 的，叫做 USB 3.1 Gen 2，目前来看大家都还在 USB 3.1 Gen 1 阶段。

在 Type C 接口之前，我们想用 USB 3.1，要么就是硕大无比的 USB –A/B 口，要么就是丑陋无比的在 Micro-USB 旁边附加一个接口，反正都是注定要进入历史垃圾堆的玩意。

而 Type C 在设计之初，就充分考虑了高速传输的必要，我们可以看到除了 USB 2.0 数据传输 (D+，D−) 线路之外，特别添加了 USB 3.1 (TX，RX ) 传输路线的设计。

A2/A3，A10/A11

当然，设计添加了并不代表厂商就会加，目前国产用了 Type C 的几家，小米、乐视、魅族的数据线和手机接口都没有加入 TX / RX，所以还是 USB 2.0 的速度；只有 ZUK 的数据线和手机底部接口是完整支持 USB 3.1 Gen 1 的，所以你用上面三家的数据线插 ZUK Z1 的话，从电脑拷贝数据也只有 2.0 的速度，同理 ZUK 数据线配其他 Type C 的手机，数据传输速度也不会有变化。（当然 ZUK 手机简直惨烈）

不过随着移动网络的发达，USB 接口的作用被无限弱化，一般来说用户连接电脑的次数越来越少，USB 3.1 的紧迫性就显得没有那么重要了。
另外一方面，USB 3.1 工作在 2.5Ghz 的频率，会对附近的射频信号造成干扰，例如 2.4Ghz 的 WIFI 和 LTE Band 41 等频段，而且无法解决！！因为 USB 数据线是直接接入手机主板的，你必须保证这玩意连接到芯片，传统的 EMI 电磁兼容方法几乎完全失效，就好像你在吞咽东西的时候不可能呼吸一样。
不过结合第一点，USB 3.1 能用到的次数实在太少了，用户一边高速传输数据一边高速上网的场景更少，而且因为 USB 3.1 的高带宽，数据一会就传完了，所以实际影响相当有限。
当然，在 2016 年，可以明确的告诉你们，大家都会升级手机接口和数据线，加入对 USB 3.1 Gen 1 的支持。谁在 2016 年还出不支持 USB 3.1 的 Type C，那就是自绝于人民，自绝于祖国！

「PD 充电协议」
PD 协议 USB 组织喊了很多年了，至今都没有落到实处，因为首先这玩意一开始并不完整，不如高通 QC 2.0/3.0 和 MTK PEP 系列对细节那么完善，很多识别和电压转换步骤都是半成品，据说苹果新 Macbook 和谷歌 Chrome Book 的 PD 识别都不一样….. 当然我没钱试这两个玩意……

另外，NEXUS 5X/6P 的 5V=3A 我觉得并不像是 PD 协议，而是 Type C 自带的一个 3A 充电标准，也不知道是不是测量仪器的问题，我测出来最高只有 5V 2A 左右。
同时，PD 的出现，又给了工信部一个机会。2015 年年末的时候，工信部泰尔实验室突然拉了一帮手机厂商和 IC 厂商，在北京召开了一次旨在制定快速充电国家标准的会议。
虽然因为利益分歧过大，导致大家都没谈拢，但是关键点的认同还是有的：
A.        确定国家标准基于 PD 协议，分为高压、低压两种，通过细化定义进行固定。
B.        确定了一旦标准实施，「电量从额定容量的 0% 增至 80% 期间，电池平均充电功率大于
15W 或平均电流大于 1.5C 的充电模式。」才能称为快速充电。如此一来，市面上绝大多数号称支持快充的辣鸡都面临违规，特别是部分猖狂号称 5V=2A 快充的。
C. 吔屎啦高通！

正如同多年前工信部制定 USB 充电标准一样，这次如果手机快速充电标准制定国家标准，其意义相当深远。因为 USB PD 协议最终版还在制定中，USB 组织也在观望世界上其他组织的看法；一旦国标顺利进行，必将如同 TDD-LTE 一般写下浓墨重彩的一笔。
同时快充国标相对来说要求还是比较高的，有利于净化市场中各种乱七八糟号称快充结果都不快的局面，并逼迫厂商提升产品素质，虽然泰尔只是想多搞点检测费……

「重新定义数据线」
手机数据线现在鱼龙混杂，太多太多的劣质产品统治了市场，而且就算是厂商自己带的数据线也没好到哪里去。比如著名的世界 500 强——华为，在 Mate 7 之前随机数据线都是按照 1A 的标准生产的，这样的数据线电阻很大损耗极高，甚至可能出现长期大功率充电过热导致的种种安全问题。
而 USB Type C C 协议修订了数据线规范，一举将手机数据线从 2A 提到了 3A / 5A 两个级别，其中 5A 线材强制加入 E-Mark 电子标记芯片，从源头上保证安全。从设计角度来讲，光是电流承载方面，Type C 就爆了苹果 Lighting 不知道多少个太阳系。

如此之高的电流承载能力，也为最高 20V=5A 共计 100W 的传输能力做好了基础，也为 OPPO VOOC 打上了螳臂挡车的 Flag。
5A 的线材一般都是全新的 Type C to Type C，也就是所谓的双 C 口。双 C 口的好处就是充分利用了 Type C 双向通信的设计特点，不用区分正反更不用区分大小端口；而且因为针脚的增多，可靠性也有了很大的提升。

而且因为双向通信，一个 Type C 母座可以衍生出无穷的扩展接口:VGA/Displayport/USB-A/3.5㎜音频口……笔记本可以跟 New Macbook 一样做的超轻薄，机身只留一个 Type C；手机更是可以从 MHL 这些破玩意中间解脱出来，只要做好 Type C 就能拥有电脑一样的扩展性。
那么如何简单判断 Type C C 线材的好坏呢？可以直接看数据线 Type C C 那端塑料包覆的长度，因为要达到 3A 以上电流通过能力，正常的厂商都会在 Type C C 端口后增加一些保护措施，这就使得其整体端头长度大大超过老款的 Micro USB；反之，塑料包覆段越短，说明用料越渣，保护措施不到位，电流承载能力越弱。

▲以上分别是某厂商 USB 2.0 的数据线（呵呵），49 元的 ZUK USB 3.1 数据线 (额定 3A)，以及 200+RMB 一根的贝尔金 USB 3.1 数据线 (应该能到 5A)。
当然，因为如此之高的设计规格，对线材设计的要求到达了空前复杂的新高度，典型的反面例子就是一加 2 的数据线，参见这篇文章《管中窥豹可见一斑——从一加 2 阉割快充看一加的无耻》http://weibo.com/p/1001603914918167491586?mod=zwenzhang 一加 2 的数据线在特定情况下可能造成烧毁~~

「VOOC，时代的悲剧」

VOOC 已经被 OPPO 吹了很久了，甚至被其宣传所神话，今天就来扒开外衣，看看它的穷途末路。
一般来说手机没电的时候，电池电压是在 3V 左右，随着电量上升电压不断升高；传统充电就是 5V 电压到 USB 端口，然后手机里面的降压线路跟着电池电压，给个高点的充电电压，比如电池 3.4V 就转换成 3.6V 的充电电压。
而高通 QC 2.0 / 3.0 和 MTK PEP 1. 0 / 2.0 技术，就是加强了手机里面的降压线路：充电器给到 USB 端口的是 9V 乃至 12V，然后手机降压线路再降到 5V 以下给电池充电；这样一来可以避免触碰到数据线 2A 的「电流红线」，降低充电损耗，最大限度的降低改变现状的成本，同时大幅度提高充电功率。

而 VOOC 是走的另外一个路子：在 Micro USB 端口自己添加了两个引脚，通过这两个引脚传输更多的电力。普通的 Micro USB 端口到 2A 以上可能会出问题，OPPO 加强数据线材质，同时把原来应该放在主板上的降压线路直接弄到了充电器上；这样一来，OPPO 手机和充电器识别之后，就是充电器直接连接到电池保护板，不再经过手机主板的转换了。
而且多出来的两个针脚还可以起到识别的作用，接入 VOOC 自己的充电器和数据线才会直冲，普通的 Micro USB 就上 5V 2A，这是个相当机智的设计。
所以 OPPO 一开始可以做到很高的功率，那时候 QC 2.0 为代表的高压充电还在摸索阶段，VOOC 没有那么多识别、转换的麻烦事，只要增加电流就可以了；同时因为充电器直连电池，所以手机发热量更小。
但是，总是有个但是~~VOOC 这套技术并不是 OPPO 原创，而是联想做出了工程样机，找到赛尔康做的方案，当然基于联想一贯的脑残本质，很快不了了之~~结果后面据说有些人入职 OPPO，于是就找赛尔康完善了这套技术。
但是 OPPO 毕竟是个专供脑残群体的品牌，内部对技术也不甚了解，一开始甚至提出了 5V 10A 这样一个不切实际的目标，赛尔康表示狗带……然后降到 5V 7A，还是倒地不起……最后妥协，FIND 7 上了 4.5A。

所以 FIND 7 的充电器硕大无比，因为本来就是个赶工的产物；结果后面充电器做小了，OPPO 又嫌成本高，规格又倒退了 5V 4A……对比 24W 比比皆是的高压方案，VOOC 在速度上已经没什么优势了。

再说电池，当时做 FIND 7 的时候，国产电池厂商还没做好电芯的准备，只有索尼有长期技术积累；但是面对 20W 左右的输入功率，索尼电芯也跪了，据路边社消息，前几批的 FIND 7 电池只有大约 300 次循环寿命，相比主流的 500 次，呵呵~~
而且 OPPO 特别喜欢在电量百分比上造假，很多机型在还有 300ma 电流的时候就报 100%，而正常的手机在这个时候还是 97% 左右，为了电池寿命做的涓流还需要 20 分钟到半小时……VOOC 充电快，确实也离不开 OPPO 软件部门的「大力优化」！
好吧，这些都是 VOOC 的过去；我们谈谈未来，为什么 Type C 会对 VOOC 造成阻碍。
首先是成本，Type C 直接定义了最高 5A 的数据线，对于 OPPO 来说就是搞了很多年的数据线一下子成了别人的货架产品，而且双 C 口数据线在可靠性上明显高于 OPPO 在 Micro B 口上挖出来的那两个线；如果 OPPO 不用 C 口，那会背弃时代潮流，如果用了，毫无疑问多年积累直接飞灰。
同时得益于 QC 2.0 和 MTK PEP 在 2015 年的崛起，相应的各种 IC 及配套元器件雨后春笋般疯长，比较好的 24W 快充头可能 2015 年还要 30 元左右，到了 2016 年量产成本直接到了 20 元甚至更低；然而 OPPO 因为自己的封闭性享受不到这个福利，不得不面对充电功率不如人，但是价格却比别人贵的奇怪局面。
其次是技术，直冲本身并没有什么太高的技术门槛，QC 3.0 的起始电压定义到了 3.6V，PD 协议据说也要加入直冲模式；对于这些方案来说，想高压就高压，想低压就低压~高压提高功率，低压提高效率，只要算法搞得好，要什么效果都是轻而易举。
然而 OPPO 这几年都在拼了命的宣传高压方案怎么怎么辣鸡，自己的直冲怎么怎么 NB；这也就意味着对自己的技术选择造成了很大的阻碍。（下面那个图一开始还画错了，各家宣传名词和技术对应完全搞混，被我打脸之后重新画了）

如上所述，即使 Type C 直接定义了最高 5A 的数据线，如果 OPPO 坚持走低压路线，最高也只能 25W 左右，始终无法对第一代产品实现突破，更别提对 QC 3.0 和 PEP 2.0 形成优势了。
Type C 不是不能做 VOOC，而是 Type C 本来就是对 VOOC 大部分重要技术的一次更新换代，只不过这个成本只能由 OPPO 独自咽下。
8V-5V 之间的降压技术已经很成熟，在这个区间转换效率可以达到 90%~95% 甚至更高，只要配合 3A 的数据线就可以轻易达成 24W 左右的功率，成本更低~~如果电池行业得到突破，只要电压稍微提升一点，功率就可以得到比较明显的提升。
总结一下：VOOC 需要充电器、数据线、直充线路、电池的配合，而在大环境的变动之下，OPPO 的充电器和数据线供应链面临着价格比人贵，效果却不如人的怪圈；而随着 Type C 和电池技术的发展，直冲技术变得毫无门槛，大量成熟的货架产品让重金研发的 VOOC 彻底变成一个被时代碾压的笑话。
OPPO 用 Type C，就意味着数据线等技术的积累变得毫无卵用，VOOC 泯然众人矣；如果不用 Type C，很多新功能和特性就没办法配备在手机上，而且别人也不会停止进步。
这就是一个封闭生态链产品的尴尬，其实苹果 Lighting 也存在着这样的问题，但是苹果庞大的利益链条和影响力并不是 OPPO 能比的，强行续命 Lighting 毫无压力，这就是差距。

「QC 3.0 和 PEP 2.0」QC 3.0 和 PEP 2.0 是对上一代高压快充标准的升级，双方没有再对最高功率做大的升级，而是不约而同的将重点放在了提升效率上。
2015 年快充达到或者接近 24W 的几款机型：魅族 PRO 5/乐视 1s/联想 P1 实测是 12V 1.8A，MOTO X Style 是 9V 2.2A；高电压一定程度上可以减少线路损耗，但是 12V 在降压线路上损耗过高，虽然前三款都采用了全金属机身，良好的散热减轻了损耗发热的问题，但是既然能降低为什么不降低呢？
至于 MOTO X Style，高达 2.2A 的电流对线路提出了很高的要求，所以 MOTO 自带的充电器没有 USB 大口，而是强制搞了个一体式。同时 X Style 最头痛的毛病是索要的电流过高，导致很多快充移动电源直接过保护；目前除了魅族快充版移动电源之外，包括乐视、ANKER 等支持快充输出的移动电源都没有办法给 X Style 充电。

硕大的充电头，一体式线材

而配合 Type C 的标准，QC 3.0 和 PEP 2.0 分别对电压做了调低，并提出了精确电压管理的概念：电压都会控制在 9V 以下，利用 3A 数据线提高电流，提升降压路线的效率；其次不会是握手检测后，直接 5V 跳 9V 跳 12V，然后固定该电压一路冲到死，而是结合电池温度、实时转换效率、电池电量等因素，以 0.2V（QC）/0.5V(PE) 做精确动态调整，提升整体效率。

高通：吃我PPT制敌！

在精确管理的同时，还有个「恒功率」的概念——如从 8V=3A 调节到 6V=4A，功率不变电压降低，这些都是 QC 3.0 和 PEP 2.0 带来的新特性。当然高通和 MTK 的分歧还是有的，比如高通认为 0.2V 充电更精细，MTK 觉得 0.5V 步进就够了，手机电池就那么大，太精细有什么卵用？

「结语」
不管是 VOOC 的落幕还是 QC 3.0/PEP 2.0 的新特性，都离不开 Type C 标准带来的全新变革；这也让我们体会到一个全世界通用的接口进行革命的时候，会对所有使用它的产业造成多大的影响。
也许 USB 3.1/PD 协议乃至未来的整合 Displayport 对普通用户来说都太过遥远，但是 Type C 对数据线的重新定义，将会深刻的改变电脑与手机。
疯狂到难以置信的扩展度，最高 5A 的电流承载能力，最高 10G 的带宽，双向通信与充电；还要什么自行车？USB 终于可以变成真*「通用串行接口」了。

gamersmile

自顶一下

Madaoの魂

马克学习

endward

好长，看完了。其实直接看最后一句话就行了。

cobra_lee

写的真好，收藏保存了

qq54007

学习了
不错

ad8888

今年是2017了

antium

写得真好

tigeryeh - 老虎爷

赞同这一句：手机电池就那么大，太精细有什么卵用？

023robby

赞同这一句：但是 OPPO 毕竟是个专供脑残群体的品牌

gamersmile

QUOTE:

ad8888 发表于 2017-5-4 12:33
今年是2017了

充电技术的发展没那么快，不会一年一个样。这篇文章的参考意义还是蛮大的，
随便提一句，到目前USB3.1 Gen 2都没有普及呢

horihons - X62-15,2181

我觉得Type C口还是太厚了一些，应该再薄一些，手上用的魅族PRO6，Type C都要占去机身厚度的2/3了。

gamersmile

QUOTE:

horihons 发表于 2017-5-4 14:32
我觉得Type C口还是太厚了一些，应该再薄一些，手上用的魅族PRO6，Type C都要占去机身厚度的2/3了。

其实我是反过来想的：Type C口的尺寸算好的了。为啥机身就不能做厚一点呢？那样的话电池容量也可以大些啊

horihons - X62-15,2181

QUOTE:

gamersmile 发表于 2017-5-4 15:18
其实我是反过来想的：Type C口的尺寸算好的了。为啥机身就不能做厚一点呢？那样的话电池容量也可以大些啊

Type C太厚了，已经3mm了，MicroUSB才2mm，苹果的也是2mm。
其实Type C是由于中间加了那条东西，如果去掉，就和苹果口一样了。可能是专利问题吧。

romes

现在TYPE-C接口的设备也普及不够 啊

bush-911 - 助理站长

这个好，目前就是C口设备少。

gamersmile

QUOTE:

horihons 发表于 2017-5-4 15:30
Type C太厚了，已经3mm了，MicroUSB才2mm，苹果的也是2mm。
其实Type C是由于中间加了那条东西，如果去 ...

个人人为Type C口变厚通USB-IF对于USB3.0的定义有关
你看下文中的这张示意图
明显接口比USB 2.0多啊

horihons - X62-15,2181

QUOTE:

gamersmile 发表于 2017-5-4 16:16
个人人为Type C口变厚通USB-IF对于USB3.0的定义有关
你看下文中的这张示意图
明显接口比USB 2.0多啊

苹果口的定义应该也不少吧？

gamersmile

QUOTE:

horihons 发表于 2017-5-4 16:20
苹果口的定义应该也不少吧？

Lightning接口只有8针而已（链接）
原文说得很有理，苹果不过是依靠其强大的生态链为Lightning强行续命而已



和Type C 3.0的方案可扩展性比起来差太远了。
在不再增加厚度的基础上，厂商可以从以下方案中选取支持的功能类型，不是很棒么？


但实际上，目前Gen1都还没有普及，更别提Gen2了
技术领先的方案未必能得到普及。因此，Type C还是任重道远的

horihons - X62-15,2181

QUOTE:

gamersmile 发表于 2017-5-4 17:06
Lightning接口只有8针而已，和Type C 3.0的完整方案比起来差太远了（链接）

但实际上，目前Gen1都还没 ...

这个厚度用在电脑上真的没话说，薄得可以了。
可是用在手机上，真的厚了。

gamersmile

QUOTE:

horihons 发表于 2017-5-4 17:08
这个厚度用在电脑上真的没话说，薄得可以了。
可是用在手机上，真的厚了。

我更新了上一条回复。你看看
另外，为啥纠结于厚度而看不到Type C口的进步处呢？正反插入都可以，比Micro USB的2.0方案方便得不适一点半点啊

horihons - X62-15,2181

QUOTE:

gamersmile 发表于 2017-5-4 17:13
我更新了上一条回复。你看看
另外，为啥纠结于厚度而看不到Type C口的进步处呢？正反插入都可以，比Micr ...

进步我看到了，我并没有否认啊。
只是相对于电脑来说，手机的口偏厚了。
会硌手。